一种频率跟踪式磁耦合无线充电系统的研究
发布时间：2021-01-23 23:29
与传统的充电技术相比,无线电力传输（WPT）系统在充电领域中,因具有方便、安全以及美观等特点,使它在电动汽车充电中有了光明的前景。本文以磁耦合共振技术为基础,研制了一种频率跟踪式无线充电系统为电动汽车充电,该系统可在耦合系数与负载同时变化的情况下,实现恒压输出。本文首先对电磁耦合理论进行分析,利用串串型谐振拓扑结构分析出负载以及耦合系数变化会使系统产生频率分岔现象,并利用Matlab软件验证了频率分岔会引起输出电压变化和系统效率下降等问题。其次,为提高系统的稳定性,在分析负载和耦合系数变化时,从电压增益和阻抗相位角与开关频率的关系中发现,当耦合系数在一定范围内变化时,系统存在一个单位增益频率点,通过系统阻抗相位角反馈的方式可跟踪单位增益频率点,使输出电压不受负载与耦合系数的影响;使系统避免出现频率分岔现象;使开关管实现软开关操作。再次,在所提出的控制系统中,由于耦合系数是在一定范围内变化的,因此当耦合系数太低时,耦合线圈的漏感增大向外界辐射能量增多,进而会引发系统的效率及稳定性下降以及电磁辐射等问题。为了提高系统的稳定性以及效率,并解决电磁辐射带来的影响,运用Ansys Maxwell...
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微波式WPT结构框图
能量只能通过空气传播，所以传输距离很近。图 1.2 电磁感应式 WPT 结构框图1.2.3. 电场耦合式 WPT电场耦合式 WPT 又称电容耦合式 WPT，其基本原理是：当电容器被配置成两块导电板，在一定的相对距离下，交流电流过电容器，便可以实现无线输电。与感应式 WPT 不同，两个电场耦合式 WPT 焊盘之间的金属碎片不会影响供电效率，因为金属板将电容器串联成两个电容器。这是电场耦合式功率传输带来的最著的好处之一。另外，电容耦合比感应耦合具有更大的错位距离。然而，在应用方面，它和电感耦合式相同，均是只能用在小功率产品中[12-13]。图 1.3 显示了电场耦合式 WPT 结构，它由一个交流电源、两个导电板、一个整流器和功率变换器以及负载组成。图 1.3 电场耦合式 WPT 结构框图1.2.4. 磁耦合谐振式 WPT磁耦合谐振式无线电能传输（magnetic coupling resonant wireless powertransfer，MCR-WPT）的理论首先是被麻省理工学院（MIT）的马林·索尔贾希克（Marin Soljacic）提出的，并引起各国科学家的广泛关注[14]。MCR-WPT系统的理论主要是一个含有电感和电容的谐振系统中会存在一个固定的谐振频率，当它们的处在相等的固有频率下，两个系统由于耦合谐振使电能传递到接收侧。MCR-WPT有效地提高了传递间距（米级）
图 1.2 电磁感应式 WPT 结构框图1.2.3. 电场耦合式 WPT电场耦合式 WPT 又称电容耦合式 WPT，其基本原理是：当电容器被配置成两块导电板，在一定的相对距离下，交流电流过电容器，便可以实现无线输电。与感应式 WPT 不同，两个电场耦合式 WPT 焊盘之间的金属碎片不会影响供电效率，因为金属板将电容器串联成两个电容器。这是电场耦合式功率传输带来的最著的好处之一。另外，电容耦合比感应耦合具有更大的错位距离。然而，在应用方面，它和电感耦合式相同，均是只能用在小功率产品中[12-13]。图 1.3 显示了电场耦合式 WPT 结构，它由一个交流电源、两个导电板、一个整流器和功率变换器以及负载组成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国锂电池技术与产业发展20年[J]. 刘兴江. 电源技术. 2018(12)
[2]2017年度全国电动汽车充电基础设施推广应用[J]. 汽车纵横. 2018(02)
[3]新能源汽车及动力锂电池发展分析[J]. 唐文斌,王湘雄. 通讯世界. 2017(23)
[4]电动汽车无线充电技术的相关研究[J]. 程祥,马小三. 工业控制计算机. 2017(06)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[6]电动汽车动态无线充电关键技术研究进展[J]. 朱春波,姜金海,宋凯,张千帆. 电力系统自动化. 2017(02)
[7]任意两非共轴平行圆线圈间互感系数的分析[J]. 吴振飞,宋开宏,吴先球. 电子科技. 2017(01)
[8]具有中继谐振线圈的磁耦合谐振无线电能传输系统[J]. 田子建,林越,杨洪文,樊京,陈健,李玮祥. 电工技术学报. 2015(S1)
[9]电动汽车无线充电系统磁场仿真与屏蔽技术研究[J]. 朱庆伟,陈德清,王丽芳,廖承林,郭彦杰. 电工技术学报. 2015(S1)
[10]空间太阳能电站的激光无线能量传输技术研究[J]. 李振宇,张建德,黄秀军. 航天器工程. 2015(01)
博士论文
[1]用于电动汽车的车载充电机高效率谐振变换器研究[D]. 邓钧君.西北工业大学 2015
[2]基于ICPT的无线电能传输网关键技术研究[D]. 杨芳勋.重庆大学 2012
硕士论文
[1]无线电能传输DC-AC功率变换器及其频率控制特性研究[D]. 相春蕾.北京化工大学 2017
[2]基于电磁耦合机构的三线圈ICPT系统效率优化研究[D]. 李云涛.重庆大学 2016
[3]磁耦合谐振式无线能量传输功率特性研究[D]. 任立涛.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：2996118
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微波式WPT结构框图
能量只能通过空气传播，所以传输距离很近。图 1.2 电磁感应式 WPT 结构框图1.2.3. 电场耦合式 WPT电场耦合式 WPT 又称电容耦合式 WPT，其基本原理是：当电容器被配置成两块导电板，在一定的相对距离下，交流电流过电容器，便可以实现无线输电。与感应式 WPT 不同，两个电场耦合式 WPT 焊盘之间的金属碎片不会影响供电效率，因为金属板将电容器串联成两个电容器。这是电场耦合式功率传输带来的最著的好处之一。另外，电容耦合比感应耦合具有更大的错位距离。然而，在应用方面，它和电感耦合式相同，均是只能用在小功率产品中[12-13]。图 1.3 显示了电场耦合式 WPT 结构，它由一个交流电源、两个导电板、一个整流器和功率变换器以及负载组成。图 1.3 电场耦合式 WPT 结构框图1.2.4. 磁耦合谐振式 WPT磁耦合谐振式无线电能传输（magnetic coupling resonant wireless powertransfer，MCR-WPT）的理论首先是被麻省理工学院（MIT）的马林·索尔贾希克（Marin Soljacic）提出的，并引起各国科学家的广泛关注[14]。MCR-WPT系统的理论主要是一个含有电感和电容的谐振系统中会存在一个固定的谐振频率，当它们的处在相等的固有频率下，两个系统由于耦合谐振使电能传递到接收侧。MCR-WPT有效地提高了传递间距（米级）
图 1.2 电磁感应式 WPT 结构框图1.2.3. 电场耦合式 WPT电场耦合式 WPT 又称电容耦合式 WPT，其基本原理是：当电容器被配置成两块导电板，在一定的相对距离下，交流电流过电容器，便可以实现无线输电。与感应式 WPT 不同，两个电场耦合式 WPT 焊盘之间的金属碎片不会影响供电效率，因为金属板将电容器串联成两个电容器。这是电场耦合式功率传输带来的最著的好处之一。另外，电容耦合比感应耦合具有更大的错位距离。然而，在应用方面，它和电感耦合式相同，均是只能用在小功率产品中[12-13]。图 1.3 显示了电场耦合式 WPT 结构，它由一个交流电源、两个导电板、一个整流器和功率变换器以及负载组成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国锂电池技术与产业发展20年[J]. 刘兴江. 电源技术. 2018(12)
[2]2017年度全国电动汽车充电基础设施推广应用[J]. 汽车纵横. 2018(02)
[3]新能源汽车及动力锂电池发展分析[J]. 唐文斌,王湘雄. 通讯世界. 2017(23)
[4]电动汽车无线充电技术的相关研究[J]. 程祥,马小三. 工业控制计算机. 2017(06)
[5]磁耦合谐振式无线电能传输技术研究动态与应用展望[J]. 黄学良,王维,谭林林. 电力系统自动化. 2017(02)
[6]电动汽车动态无线充电关键技术研究进展[J]. 朱春波,姜金海,宋凯,张千帆. 电力系统自动化. 2017(02)
[7]任意两非共轴平行圆线圈间互感系数的分析[J]. 吴振飞,宋开宏,吴先球. 电子科技. 2017(01)
[8]具有中继谐振线圈的磁耦合谐振无线电能传输系统[J]. 田子建,林越,杨洪文,樊京,陈健,李玮祥. 电工技术学报. 2015(S1)
[9]电动汽车无线充电系统磁场仿真与屏蔽技术研究[J]. 朱庆伟,陈德清,王丽芳,廖承林,郭彦杰. 电工技术学报. 2015(S1)
[10]空间太阳能电站的激光无线能量传输技术研究[J]. 李振宇,张建德,黄秀军. 航天器工程. 2015(01)
博士论文
[1]用于电动汽车的车载充电机高效率谐振变换器研究[D]. 邓钧君.西北工业大学 2015
[2]基于ICPT的无线电能传输网关键技术研究[D]. 杨芳勋.重庆大学 2012
硕士论文
[1]无线电能传输DC-AC功率变换器及其频率控制特性研究[D]. 相春蕾.北京化工大学 2017
[2]基于电磁耦合机构的三线圈ICPT系统效率优化研究[D]. 李云涛.重庆大学 2016
[3]磁耦合谐振式无线能量传输功率特性研究[D]. 任立涛.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：2996118
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